Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
отрицательный знак указывает на обычный переворот фазы при прохождении
сигнала со входа на выход. Конденсатор С включен между выходом и входом и
представляет собой емкость обратной связи, которая имеется между
коллектором и базой у биполярного транзистора, включенного по схеме с
общим эмиттером, и между стоком и затвором у полевого транзистора,
включенного по схеме с общим истоком. Нас интересует эффективное значение
емкости этого конденсатора, какой она видится со стороны входа усилителя
(Cefr на рис. 7.5(b)). Значение Сс(Г можно найти, предположив, что к
входным клеммам прикладывается э.д.с. vjn и измеряется полный заряд q ,
который в результате втечет во входную цепь. Поскольку
заряд на конденсаторе
емкость = ----------- ----------------- ----------->
разность потенциалов между пластинами
имеем:
С -JL (7.2)
<-eff - • ' '
vin
Как следует из рис. 7.5(a), заряд q , запасенный в схеме, равен
напряжению V. на конденсаторе С , умноженному на его емкость, то есть
Я =vC.
Теперь,
Свойства транзисторной схемы на высоких частотах 153
поэтому
v = (А + 1) v.
С ' 'in
и
q = С (Л + 1) V. .
(7.3)
Рис. 7.5. Эффект Миллера, (а) Усилитель напряжения с емкостью С между
входом и выходом. (b) Эквивалентная схема, в которой емкость С заменена
на емкость Сс(г (~СА), включенную на входе.
Объединяя (7.2) и (7.3), находим, что эффективная емкость Се(Г равна r
С(А + 1К
Leff ~ >
vin
следовательно,
Ccff= С(А+ 1)
и если А " 1, то Ceff "СА.
(7.4)
(7.5)
В этом и заключается эффект Миллера, когда конденсатор, включенный между
входом и выходом инвертирующего усилителя выглядит, с точки зрения
входного сигнала, как если бы его емкость была большей в число раз,
равное коэффициенту усиления усилителя.
154 Усиление на высоких частотах
7.3.2 Схема с общим эмиттером на высоких частотах
В схеме с общим эмиттером в результате эффекта Миллера к эффективной
емкости база-эмиттер добавляется емкость АСсЬ , где А - коэффициент
усиления напряжения усилителя (А я gm R,), а СсЬ - емкость коллектор-
база, показанная на упрощенной эквивалентной схеме на рис. 7.6. В
результате преобразования приходим к эквивалентной схеме на рис. 7.7, где
полная эффективная емкость Ср включенная параллельно входу, равна
Ст = Che + ЛСсь = Che + gmRLCcb.
С'Ь
Рис. 7.6. Эквивалентная схема усилителя напряжения с транзистором,
включенным по схеме с общим эмиттером, с емкостями Сы и СсЬ .
Ь с
Рис. 7.7. Результат преобразования схемы, представленной на рис. 7.6, с
полной эффективной емкостью Ст.
Таким образом, совокупное действие внутренних емкостей транзистора,
включенного по схеме с общим эмиттером, сводится к тому, что входной
импеданс Zm на высоких частотах находится как результат параллельного
соединения компонентов:
1 1 ^ ^
7~= /Г J' т'
^in ^ie
Следовательно,
Свойства транзисторной схемы на высоких частотах 155
В связи с этим может показаться, что в случае, когда выходное
сопротивление источника сигнала очень мало, реально наблюдаемый
коэффициент усиления напряжения в схеме с общим эмиттером не будет
значительно ухудшаться на высоких частотах. И это в какой-то степени
справедливо; однако, к сожалению, уменьшение входного сопротивления
означает, что с увеличением частоты усилитель дает все меньшее усиление
по мощности . А возможность обеспечить усиление мощности - это, в конце
концов, именно то, чем усилитель отличается от повышающего
трансформатора.
Но даже при условии, что сопротивление источника сигнала мало,
коэффициент усиления напряжения при включении транзистора по схеме с
общим эмиттером с ростом частоты падает из-за собственного сопротивления
базового слоя гьь, (рис. 6.3). До сих пор мы пренебрегали величиной гьь,
в нашем рассмотрении, относящемся к высоким частотам; однако этот
параметр становится существенным, когда входной сигнал приходит от
источника с малым сопротивлением. Полная эффективная емкость база-эмиттер
СТ действует, конечно, на самом переходе база-эмиттер, однако только
часть входного напряжения v.n может достичь перехода из-за падения
напряжения на внутреннем сопротивлении базы гьь,.
Более точная эквивалентная схема, в которой входное сопротивление hje
разделено на hfere и гьь, , показана на рис. 7.8, где видно, что гьь,
включено последовательно с выходным сопротивлением генератора гоМ . На
высоких частотах суммарное сопротивление гоц[ + гьь, вместе с эффективной
емкостью Ст образует фильтр нижних частот, который уменьшает сигнал по
величине и вносит сдвиг фазы. ЛС-схемы такого типа подробно
рассматриваются позднее в этой главе (параграф 7.7).
Рис. 7.8. Более точная эквивалентная схема для транзистора, включенного
по схеме с общим эмиттером. Входное сопротивление hk разделено на две
составляющие: гьь. и hftre. Показан также источник сигнала с его
внутренним сопротивлением г,.
out
Суммируя сказанное, видим, что для получения хороших результатов на
высоких частотах следует воспользоваться транзистором с малой емкостью
